Sable chromite de qualité fonderie (46 % Cr₂O₃ minimum)

1. Définition principale :
Le sable chromiteux de fonderie est un agrégat réfractaire de haute pureté et à granulométrie uniforme, spécialement traité pour les applications exigeantes de fonderie de métaux. Il est dérivé du minerai de chromite naturel (FeCr₂O₄) par une série d’étapes comprenant le concassage, le broyage, le calibrage, l’enrichissement et souvent  une calcination à haute température .

• Composition chimique primaire :

  • Oxyde de chrome (Cr₂O₃) :  composant essentiel. Une teneur minimale de  46 %  constitue la norme pour un matériau de fonderie de haute qualité. Plus la teneur en Cr₂O₃ est élevée, meilleure est la réfractarité et la stabilité chimique.

  • Oxyde de fer (FeO, Fe₂O₃) : Sa  teneur varie généralement de 20 à 30 %. Il contribue à la conductivité thermique élevée du sable.

  • Silice (SiO₂) :  Impureté essentielle à maîtriser. Dans les aciers de qualité supérieure, sa teneur est maintenue très faible (souvent inférieure à 1 % à 3 %). Une forte teneur en SiO₂ réduit la réfractarité et peut favoriser la formation de scories silicatées.

  • Alumine (Al₂O₃) :  Généralement présente à 12-20 %.

  • Magnésie (MgO) :  Présente à 8-12 %, améliorant la résistance aux scories.

• Propriété physique clé :  Son  caractère chimique basique/neutre  , qui le rend très résistant à la réaction avec les scories acides (à base de SiO₂) ou basiques (à base de MgO) et les métaux en fusion, en particulier les alliages ferreux.

2. Avantages du sable chromite de qualité fonderie
Le sable chromite offre une combinaison unique de propriétés qui résolvent des problèmes spécifiques de fonderie, justifiant son coût plus élevé par rapport au sable siliceux.

• Réfractarité exceptionnelle :  point de fusion très élevé (environ 2 150 °C). Résiste au frittage et à la fusion au contact de l’acier en fusion et des fontes fortement alliées, évitant ainsi les défauts de brûlure.

• Conductivité thermique élevée :  évacue la chaleur de l’interface de coulée 3 à 4 fois plus rapidement que le sable de silice. Ceci favorise une solidification rapide, ce qui entraîne :

  • Structure à grains plus fins et propriétés mécaniques améliorées dans la pièce moulée.

  • Pénétration réduite du métal en fusion dans les pores du sable.

• Faible dilatation thermique :  ne présente pratiquement aucune transformation de phase lors du chauffage, ce qui se traduit par une dilatation linéaire quasi nulle. Ceci  élimine les défauts de veinage et de dilatation  fréquents avec le sable de silice.

• Pureté et inertie chimique exceptionnelles :  sa nature basique empêche la formation de scories réactives avec les oxydes de Mn et de Fe dans l’acier, minimisant les réactions métal-sable et améliorant la finition de surface.

• Haute densité (~4,6 g/cm³) :  assure une bonne compaction et une bonne stabilité du moule, résistant à la pression métalostatique.

3. Applications en fonderie :
C’est un matériau haut de gamme utilisé de manière stratégique là où ses avantages sont essentiels.

• Noyaux et moules pour pièces moulées en acier de forte section :  pour les grands moules à lingots, les corps de vannes, les corps de pompes et les pièces moulées militaires où la fissuration thermique et le veinage sont des préoccupations majeures.

• Applications pour le refroidissement :  Utilisé comme sable de parement ou dans les noyaux de refroidissement pour accélérer localement le refroidissement.

• Réparation des zones problématiques :  à placer dans les zones de moisissure sujettes aux brûlures ou à la pénétration.

• Noyaux pour pièces moulées en acier au manganèse :  essentiels en raison de l’extrême réactivité du Mn avec le sable siliceux.

• Sable de parement dans le procédé en V et l’EPC (mousse perdue) :  Sa densité et sa conductivité élevées sont particulièrement avantageuses dans ces procédés.

• Applications pour métaux non ferreux :  Pour la coulée d’alliages à base de cuivre et d’alliages cuivre-nickel à point de fusion élevé.